• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2011.04a
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• pp.561-564
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• 2011

다양한 공학/산업적 측면에서 동적 취성 파괴 현상은 매우 중요하다. 취성 균열은 다른 균열 전파에 비해 그 전파 속도가 매우 빠르고 전파 범위가 넓기 때문에 대규모의 파괴 현상을 일으킨다. 동적 전파 중인 취성 균열 거동을 모델화하기 위해 오랜 기간 동안 많은 연구가 진행되었지만, 여전히 많은 부분들이 해석되지 못한 채 남아있다. 특히 균열 생성 및 전파를 위해 인위적인 조건들을 도입해야 하는 것은 기존 방법론들이 가지는 공통적인 문제점이다. 본 연구는 peridynamics를 동적 분기 균열 문제 해석에 도입한다. Peridynamics는 전통적인 연속체 이론에 기반한 수치해석 모델화 기법으로 균열과 같은 비연속성이 있는 문제의 모델화에 강점이 있으며, 인위적인 조건 없이 매우 간단한 방법으로 파괴 현상을 해석할 수 있다. 본 연구에서는 peridynamics 모델이 실험적으로 관측된 분기균열 형상과 균열 전파 속도를 매우 잘 예측해 낼 수 있음을 보인다. 또한 균열팁 주변에 높은 응력이 발생할 때 나타나는 연쇄 분기 현상도 해석할 수 있다. 이와 같은 연구를 통해 응력파가 균열 전파 속도를 변화시키고 전파 방향에도 영향을 주는 것을 알 수 있었다. 수치해석 결과도 또한 실험 결과들과 잘 부합함을 확인하였다.

• Journal of Ocean Engineering and Technology
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• v.9 no.1
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• pp.36-46
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• 1995

빙판파괴 형태는 여러 모드의 합성이며 실제로 한 가지 양식으로 파괴되는 경우는 거의 일어나지 않는다. 이제까지 빙하중 해석 이론이나 방법은 한 가지 양식에 기준하는 것이었다. 이 논문에서는 합성모드로 빙판이 파괴될 때 해양구조물에 작용하는 빙하중 추정방법을 소개하여 모형 실험결과치와 그 결과를 비교하였다. 두 가지 합성모드에 대한 빙하중 추정방법인 비례파괴해석법 (Proportional Failure Method)과 국부경계해석법(Local Ice boundary Method)을 본논문에 소개하였으며, 이 두가지 방법과 함께 널리 알려진 Crushing 해석방법을 적용하여 정적 및 동적 구조물에 작용하는 빙하중을 산출/비교하였다. 동적구조물은 쇄빙선을 이용하였고, 쇄빙선이 SPM 터미널에 monopod로 연결되어있는 형태를 선택하였다. 모형 실험은 Finland의 Wartsila 실험실에서 실시 하였고, 이 실험을 통하여 쇄빙선에 작용하는 빙력 및 시간별 쇄빙선의 동적 움직임을 측정하였다. 이 논문에서는 위에서 소개된 세가지 방법으로 계산된 빙하중과 실험측정결과를 비교하였고, 이론적으로 추정한 쇄빙선의 운동을 실혐결과치와 비교하였다. Crushing방법으로 산출한 빙하중은 실제치보다 상당히 높았고, 비례파괴해석법은 Crushing 방법보다 정확한 결과를 보여주었으며, 국부경계해석법은 상당히 모형실험측정치와 가까웠다. 물론 쇄빙선의 움직임도 빙하중에 따라 변화가 심했고, 국부 경계해석법을 적용했을 때 실제 쇄빙선의 동적움직임을 가장 가깝게 추정할 수 있었다.

• Computational Structural Engineering
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• v.10 no.3
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• pp.22-29
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• 1997

본 논문에서는 균열이 존재하는 구조부재에 충격이나 폭발하중이 가해진 경우 동적응력확대계수를 구하는 방법들은 논의하고 특히 코오스틱 실험법 및 수치적으로 코오스틱 곡선을 구하여 동적응력확대계수를 구하는 과정을 자세히 설명하였다. 폭발 및 충격에 의한 구조물의 파괴해석은 이와 같은 하중을 받는 압력용기, 빌딩, 초고속선, 해군 함정 등의 파괴강도설계 및 안전성 평가에 핵심기술로 대두되고 있으며 또한 우주항공산업, 고속전철, 암반역학 등의 여러 분야에서 중요한 의미를 갖는다. 따라서 앞으로도 균열진전 및 정지조건, 탄소성 동적파괴해석 및 재료의 충격거동 등에 대한 연구들이 계속되어져야 할 것으로 사료된다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.25 no.4
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• pp.279-285
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• 2012

In this paper a computational method for a homogenized peridynamics description of unidirectional fiber-reinforced composites is presented. For these materials, dynamic brittle fracture and damage are simulated with the proposed peridynamic model. Compared with observations from dynamic experiments by Coker et al.(2001), the peridynamic computational model can reproduce various characteristics of dynamic fracture and supersonic or intersonic crack growth in asymmetrically loaded unidirectional fiber-reinforced composite plates. Also we analyze the same model in the symmetric loading condition and figure out that the asymmetric loading leads to a much higher propagation speed. Consistent results have been reported in the experiments.

• Proceedings of the Computational Structural Engineering Institute Conference
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• 2009.04a
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• pp.259-262
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• 2009

지진이나 충돌 등과 같은 동적 하중은 하중 속도에 따라 재료의 파괴 거동이 변하기 때문에 하중 속도는 하중의 위치나 크기와 더불어 재료의 파괴 거동을 결정짓는 중요한 요소 중 하나이다. 특히 콘크리트와 같은 취성재료의 경우 재료의 속도 의존적 거동에 의해 가해진 하중으로부터 발생된 균열의 형상이나 진행 형태가 변하므로 전체 구조물의 거동에도 큰 영향을 끼친다. 따라서 취성재료를 이용한 속도 의존적 파괴 거동에 관한 연구는 그 중요성에 의해 다양한 방법으로 진행되어져 왔으나, 해석을 통한 빠른 하중에서의 파괴 거동 해석은 대부분 무시되어왔다. 하지만 최근 폭발과 같은 매우 빠른 하중에서의 재료의 파괴 거동 대한 관심이 증대되고 있고, 그에 관한 연구의 필요성도 점차 커지고 있다. 따라서 본 연구에서는 irregular lattice model의 하나인 rigid-body-spring networks(RBSN)를 이용하여 취성 재료의 파괴 거동해석에 적합한 수치 해석 모델을 개발하였다. 동적 해석을 위해 각 요소에 질량을 부여하고, 각 요소의 거동은 시간 적분에 의하여 계산된다. 이를 이용하여 빠른 하중에서의 취성 재료의 파괴 거동 특성을 분석하고 기존 실험과의 비교를 통해 수치 해석 모델의 타당성을 입증하였다.

• Journal of the KSME
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• v.24 no.6
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• pp.452-458
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• 1984

동적 파괴역학 연구의 필요성과 응용분야를 설명하였다. 다음 2장에 동적 파괴역학 연구의 역 사적인 발전과정을 간단히 살펴보면서 현재 이 분야의 문제점과 논쟁대상이 되고 있는 점들을 지적해 보고자 한다. 3장에는 탄성 동적 파괴역학 문제, 4장에는 탄소성 동적 파괴역학 문제에 대해서 각각 실험적연구, 수치 해석적 연구, 이론적인 연구의 측면으로 나누어서 이 강좌를 전개 할려고 한다. 5장에서는 Crack Arrest에 관한 이론 및 실제응용 예를 간단히 설명하고 6장에서 고찰 및 결론을 맺음으로서 이 강좌를 마무리 지울려고 한다.

• Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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• v.15 no.11
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• pp.251-257
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• 1998

동적 파괴인성치 측정시스템과 동적 2차원 유한요소해석 프로그램을 개발하여 원자로압력용기에 사용하는 강(SA508 cl.3, SA516 gr.70)의 동적 파괴인성치와 동적 균열정지인성치를 평가하고 이에 대한 유용성을 확인하였으며, 이 시스템 을 이용하여 재료의 동적 파괴특성을 규명하였다. SA508 cl.3와 SA516 gr.70의 동적 균열전파속도(a)에 대응하는 동적 응력확대계수 (K(a))에 대한 실험식을 얻었으며, 동적 응력확대계수와 동적 균열전파속도와의 관계는 전형적인 "$\Gamma$" 형으로 나타남을 확인하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.7 no.11
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• pp.974-980
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• 1997

SiC$_{p}$/AI 합금 복합재료에 있어서 동적 및 정적파괴인성시험을 실시하고 파괴거동에 미치는 부하조건의 영향을 검토하였다. 동적파괴인성시험은 CAI시스템을 이용하여 1.5m/sec의 부하속도로 실시하였고, 정적파괴인성시험은 만능시험기를 이용하여 0.3 mm/min의 부하속도로 실시하였다. 또한 파괴과정을 명확히 해석하기 위하여 동적부하조건에 대해서는 stop block법을, 정적부하조건에 대해서는 복수시험편법을 이용하였다. 균열의 발생 및 성장은 부하조건에 의해 크게 영향을 받으며, 변위량에 대한 균열의 발생은 정적부하조건에서 더 빨리 일어나고, 균열의 성장은 동적부하조건에서 더 급격하다. 또한 부하조건은 파괴의 형태에도 크게 영향을 미치며, 동적부하조건하에서는 정적부하조건하에 비하여 균열이 입자부분(입자의 파단 또는 박리)을통과해 가는 경향이 크고 비교적 많은 편향을 반복해서 진행해 가지 때문에 파괴인성치도 크다.다.

• Journal of the Computational Structural Engineering Institute of Korea
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• v.24 no.6
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• pp.637-643
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• 2011

The bond-based peridynamic model is able to capture many of the essential characteristics of dynamic brittle fracture observed in experiments: crack branching, crack-path instability, asymmetries of crack paths, successive branching, secondary cracking at right angles from existing crack surfaces, etc. In this paper we investigate the influence of the stress waves on the crack branching angle and the velocity profile. We observe that crack branching in peridynamics evolves as the phenomenology proposed by the experimental evidence: when a crack reaches a critical stage(macroscopically identified by its stress intensity factor) it splits into two or more branches, each propagating with the same speed as the parent crack, but with a much reduced process zone.

• Computational Structural Engineering
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• v.11 no.4
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• pp.383-390
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• 1998

0.93m/sec의 평균속도는 변위제어 삼점휨 실험된 콘크리트 보의 하중-변위 측정결과를 선형탄성파괴역학모델과 가상균열모델에 기초한 유한요소법으로 분석하였다. 두 모델 모두 실험결과와 잘 일치하며, 균열성장길이가 약 60∼70㎜가 될 때까지 안전된 균열성장을 보이다 불안정한 균열성장에 의해 파손되었다. 선형탄성파괴역학모델에 의한 수치해석 결과 에너지해방률은 균열성장길이에 비례해서 증가하였으며, 최대값(202N/m)에 이르게 되면 일정한 값을 유지하였다. 가상균열모델에 기초한 수치해석결과 이 연구에 사용된 하중속도와 시험편의 크기에 대해 70㎜의 완전한 파괴진행대가 평성되었으며, 이는 기존의 정적 실험결과에 대한 수치해석 결과보다 상당히 작은 값이었다.